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美国北方狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地分解的过程(1)

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1引言

狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地以具有大量的有机质是狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地的特征,通常每平方米储存50-150kg狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌,每年每平方米积累10-30g狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌(Gorham 1991; Turunen et al. 2001)。这种积累表明狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地输入和输出是不平衡的,CO2,CH4或者溶解有机碳是输出的主要形式,是土壤中有机质和植物器官分解的主要产物。狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中的净初级生产力一般很小(Campbell et al. 2000; Moore et al. 2002; Chap. 8),生态系统的CO2净交换量和土壤呼吸作用的比率也是这样( Frolking et al. 1998; Chap. 9)。因此,狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中有机质的积累通常归因于和低温、缺氧条件、受功能性制约的分解体群落、凋落物和自然那分解很慢的有机质基底有关。很多研究测量了狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中凋落物和有机质分解速率和影响这些比率的控制因素。本章中我们将回顾他们的主要发现,介绍一些新的结果。虽然从植物器官到狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌的变化是连续过程的一部分,但是经常决定凋落物和狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌分解速率的方法是各不相同的,因此我们应该予以区别对待。

2凋落物分解

一种普通的测定土壤中凋落物或者植物器官分解率的方法是将这些物质放进网袋中,把这些袋子放入土壤剖面的不同位置,在这些袋子中这些凋落物或者植物组织正常情况下会分解,然后过一些年后取回,建立取回袋子中残留物和相关化学上变化相关量的关系,例如C、N和P的含量。这种袋子装凋落物的方法受到批评,因为通常会使用单一的凋落物,如果网眼太小的话,袋子可能会阻挡土壤生物体的进入,如果网眼大的话可能会允许凋落物微小颗粒掉出,并且使分解后期从混合物中分离出原始凋落物变的困难。此外,袋子可能营造出和大多数土壤不同的化学、水分含量、温度的环境条件。不过,这种方法非常的廉价,更容易在剖面中不同位置或者深度对不同凋落物进行对比。分解率温暖、排水良好的拥有丰富凋落物的土壤中分解速率快,但是在狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中分解速率慢,所以,大多数持续2-3年的凋落物袋子研究仅仅显示出凋落物分解的一小部分,因此追踪的只是从凋落物到狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌的连续过程的一小部分。

发表的结果可能以在固定时期凋落物剩余的比例或者是推断出凋落物和时间的数学关系。在大多数的情况下,一个简单的指数衰减模型可能会建立起来,其中,常量为a,为凋落物的初始值,衰减常数为k,通常以年为底,即凋落物剩余量为M=aekt。凋落物-袋子试验很少有进行足够长的时间来鉴定简单的指数衰减模型能否充分的解释长期的分解速率。唯一的例外是Latter等人在1998年的一个研究,在这个实验中,悬钩子的叶子、羊胡苔草的叶子、石楠的茎和芽四种凋落物分别被放置在聚丙烯网眼袋、发网中,或者不把它围起来,直到23年后取回。5年后质量损失从悬钩子叶子的70%,到其他植物的24-55%。对23年数据双重指数衰减回归分析用石楠茎的1.5%,石楠芽的10%,到羊胡苔草的29.2%解释,导致了比例的变异方面的提高,一个渐进模型最为适合。尽管如此,单一指数模型通常适合数据。

图中列举了在北方狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地典型的短期分解试验(6年)凋落物分解速率。一般而言,简单指数衰减模型能很好的匹配分解速率数据,k值在-0.01-0.45year-1之间,当分解迅速的时候,判定系数(r≥0.8)高。然而,当遇到像锈色狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓或者木块等分解速率缓慢时,判定系数r≤0.2,很低。剩余凋落物随时间回归分析的截距值a和早期的凋落物损失有关,比如溶于水的物质和其它组织内不稳定的物质 (Trofymow et al.2002)。基于很多在加拿大狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地研究,表7.1所呈现出来的凋落物测量六年的结果,得到了简单指数衰减常数k。一般来说,k值和分解从慢到快的顺序一致,分解速度从慢到快依次为狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓<木质物<><灌木叶<莎草。在灌木和树内部,常绿的物质分解速率慢于落叶物质。这些结果和alerts et="">


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狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中影响凋落物分解的主要控制因素被认为是大气候、微气候、所处狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌剖面中的位置和凋落物和狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌的化学性质。大气候对森林凋落物的影响已经很好的确定,表明当气温降低时分解速度减慢,当降水量增加时分解速率加快(Meentemeyer 1978; Moor et al.1999; Trofymow et al.2002)。很少有在狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中的凋落物移植实验,所以狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中的分解模型还没有明确的建立起来。在一项研究加拿大森林中叶子凋落物分解速率的研究中,年平均气温增加0-10℃导致分解率平均增大,表现为6年的k值从-0.13 - -0.23每年,初始凋落物的量从50%降低到22%(Trofymow et al. 2002)。在加拿大中部的3个狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地,Moore et al. (2005)表示所有的12种凋落物的分解速率随着年平均温度的降低而降低,虽然这种模式可能与微气候以及其他影响因素混淆。

通常假设凋落物的分解速率在高山、排水很好的森林比相邻的狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地要慢。通过更小的负k值,发现在温和的沼泽3重树叶的分解速度比邻近的针叶林里还要慢(Fig 7.2)。然而,在加拿大中部,这种模式是变化的,在12种掉落物,通过6年在山地和狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地的3组实验中发现(Fig 7.3)。山地和狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地之间分解率的显着差异可能仅仅在分解的后期阶段发展。在几个研究中对洪水对掉落物分解速率的影响进行了检测,根据持续时间、掉落物种类、水化学的影响等,得到了多种多样的结果(Day 1983, Wylie 1987, Lockaby et al. 1996, Baker et al. 2001)。短期的水淹可能刺激分解的进行,然而,长时间的水淹可能减慢分解速度。因此,狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中水淹类别对掉落物的影响在几年后或者在掉落物被长时间水淹时可能变的非常重要。

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调落物在狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌剖面中的位置能够对分解有深远的影响,因为狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌剖面靠下的地方比表层更冷一些,更经常的处在缺氧的环境中(Clymo 1965)。在加拿大东部一个高位雨养沼泽和贫营养矿养沼泽中, Typha latifolia的叶子和Chamaedaphne calyculata的根茎(直径2-5mm)衰减指数k值表现一种每年显着的变化,这些被放置在了深度10cm、30cm和60cm的地下的凋落物的衰减指数从每年-0.3—— -0.2变为每年-0.05 —— -0.10(Fig 7.3)。在贫营养的矿养沼泽沼泽中,那里的水位更接近狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌表层,常年保持30-60cm的水分饱和,然而在雨养沼泽实验样地,大多数情况下,夏季水位降低到地表以下30cm。在瑞典的雨养沼泽,Johnson和Damman(1991)也观察到处在有氧或者厌氧环境下藓丘上的狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓分解速率减小(超过22个月的凋落物损失)。虽然狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中很多植物的生长发生在地下,但是根和根状茎分解的研究却滞后于地上部分的分解研究。Thormann 等人(2000)观察到放置在北方狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地地下3-10cm的莎草根状茎和柳树根的分解速率很快,搜集到在温和的和北方气候区的狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中地下1年的损失在15-60%之间。在温和的雨养沼泽中,5年过后,莎草和灌木的根的损失量分别是原有重量的16-52%和18-66%之间,较大的损失量发生在深度10cm的地方,较小损失量是埋藏在30cm或者60cm剖面的地方(Moore,未发表的数据)。

在狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地中,凋落物的化学性质在抑制分解分解方面发挥重要的作用。从对山地森林的研究中发现,凋落物中木质素和N的含量对分解速率产生重要影响(Meentemeyer, 1978;Trofymow et al. 2002)。在加拿大中部3个狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌地样地中,十种山地树叶凋落物的分解速率(用超过六年得到的k值来表示)和最初掉落物得木质素与N的含量比值成显着相关(Fig

7.4)。然而这种关系在加入像狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓和地衣等无维管束植物的凋落物后被打破,因为他们具有特殊的结构组成。

造成狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓分解缓慢(Table 1)的原因和植物结构内部独特的有机组成有关系,也和低浓度的营养物质像N、P有关系。Verhoeven 和Liefveld(1997)评估了狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓生产的有机化学合成物质,注意到酚醛树脂和糖醛也有狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓醇和狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓酸,这些物质对维管植物生长起到消极影响,并且有助于保留自身植物体(Painter 1991)。通过酸化和抑制分解凋落物的微生物群落,这些化合物也降低植物组织的分解速率。抑制分解凋落物的微生物群落的观点得到了支持,狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓提取物抑制革兰氏细菌生长(Banerjee和Sen 1979),实验室中,均匀加入的狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓头状枝能够减缓莎草和苔藓组织的分解速率(Verhoeven和Toth 1995)。狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓分解速率有一定的可变性:虽然分解在低洼处更不利于分解,但是在藓丘上分解速率更慢(Johnson和Damman 1993)。Johnson和Damman (1993)暗示狗万(是什么)_狗万黑屏闪退_狗万7年大牌藓分解速率可能和聚糖醛酸的浓度成负相关,和非结构性的碳水化合物含量成正相关,进而Limpens和Berendse(2003)也暗示尽管P的浓度可能也有一定作用,但是N的浓度一定是非常重要的。

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